В чем заключается подготовка металла деталей и присадочной проволоки перед сваркой
Подготовка деталей и материалов под сварку
Сварное соединение высокого качества может быть получено только при условии выполнения всех мероприятий по предотвращению попадания в зону сварки каких-либо загрязнений, помещение или участок для проведения газоэлектричрхкой сварки алюминия должны быть чистыми, сухими, не пыльными, скорость движения воздуха не должна превышать 0,2 м/сек; свариваемые детали и присадочная проволока должны быть подвергнуты специальной обработке по их очистке; в качестве защитных газов можно применять лишь аргон чистый марки А по ГОСТу 10157—62 и гелий ВЧ (высокой чистоты) по МРТУ 51-04-23-64; газоподводящую арматуру, шланги и сварочную горелку следует тщательно промывать спиртом перед началом сварочных работ и регулярно очищать и промывать в процессе работы.
Очистка сварочной проволоки заключается в удалении консервационной смазки растворителем (бензином) или горячей (80— 90° С) водой и в химической обработке для удаления окисной пленки с поверхности проволоки. Расконсервацию и химическую обработку следует проводить на специальном участке вне помещения, выделенного для проведения сварочных работ. Химическая обработка сварочной проволоки может быть осуществлена несколькими способами, однако на практике наиболее часто применяют обработку по следующей технологии:
1) травление в 5%-ном растворе каустической соды NOH при температуре 60—65° С в течение 2—3 мин;
2) промывка в горячей (45—50° С) воде, а затем в холодной проточной воде;
3) осветление в 15—30%-ном растворе азотной кислоты HN03 при температуре 60—65° С в течение 2—3 мин;
4) промывка в горячей (45—50° С) воде, а затем в холодной проточной воде;
5) сушка при температуре, не ниже 60° С до полного удаления влаги.
Свариваемые детали или их кромки также нуждаются в тщательной обработке. Предпочтительно очистку деталей под сварку производить также химической обработкой по приведенному выше режиму, причем небольшие детали желательно обрабатывать целиком, а детали большого размера подавать на сварку целиком обезжиренными и с химически обработанными на расстоянии до 100 мм от стыка сварочными кромками.
По наблюдениям авторов и других исследователей на сварных соединениях небольших размеров целесообразно проводить зачистку кромок шабером непосредственно перед сваркой. Помимо зачистки стыка, необходимо еще удалять окисную пленку шабером или стальной проволочной щеткой в месте токоподвода. При невозможности проведения химической обработки крупногабаритных деталей в некоторых случаях после предварительной экспериментальной проверки можно зачищать кромки стальными проволочными щетками с предварительной и последующей протиркой зачищаемой поверхности спиртом или ацетоном. Желательно, чтобы проволока щеток была из нержавеющей стали диаметром не более 0,2 мм, так как более толстая проволока делает глубокие царапины, являющиеся источниками дефектов. В процессе работы щетки необходимо периодически промывать в каком-либо растворителе.
Допустимые сроки хранения деталей, подготовленных под сварку, те же, что и для обработанной присадочной проволоки, но при условии хранения деталей в сухом и теплом помещении с закрытыми чистыми чехлами сварочными кромками. В случае, когда длительность промежуточных технологических операций (монтаж, контрольные операции и т. д.) превышает допустимые сроки между зачисткой деталей и их сваркой, следует применять сварку плавящимся электродом большого диаметра и принимать все меры по предотвращению загрязнения кромок свариваемых деталей на промежуточных операциях.
При многопроходной сварке перед наложением каждого доследующего валика следует тщательно зачищать поверхности шва и разделки проволочными щетками и протирать их спиртом или ацетоном.
Как подготовить металл к сварке
Сварка – последний этап монтажа металлоконструкций. Процесс подготовки металла под сварку включает в себя несколько технологических операций. Сначала заготовки выкраивают из проката, придают им окончательную форму, изгибают под нужным углом. Для получения прочных соединений, однородных по структуре, во время подготовки деталей с поверхности удаляют окислы. Температура плавления оксидов обычно выше, чем у сплава. Если не снять верхнюю пленку, сложно будет сформировать ванну расплава.
Немаловажный этап подготовки – укладка заготовок будущей конструкции. Их надежно фиксируют, только затем приступают к сварке. В небольшом обзоре рассказывается об особенностях каждого из этапов подготовки деталей к работе.
Правка и очистка
Деформации, полученные при транспортировке проката, устраняют вручную с помощью молотка или кувалды. Если не получается, применяют ручной пресс: заготовку укладывают между толстыми пластинами, с усилием сжимают, стягивая пластины между собой. Важно придать поверхности первоначальную форму, иначе возникнут внутренние напряжения, сварное соединение не получится прочным.
Небольшие искривления тонких заготовок устраняют на мягкой подложке, для исправления сложных дефектов применяются:
Очистка – еще один этап подготовки заготовок, подразумевает удаление грязи, пыли с поверхности металла, скопившейся за время транспортировки или хранения на складе. Для удаления стойких загрязнений бывает нужна вода. Старую краску с б/у металла счищают пескоструйными аппаратами или шлифовальным инструментом, шкуркой.
Разметка
Следующий этап подготовки деталей для сварки проводится вручную или с помощью специальных устройств. Самые простые приспособления – керн, металлическая линейка и штангенциркуль. Поверхность металла предварительно грунтуют, чтобы хорошо были видны риски. При поточном производстве делают шаблоны, их накладывают, обводят.
Различают понятия «наметка» и разметка. Первая – создание предварительного контура, вторая подразумевает кернение по всему периметру, маркировку. Наметка нужна при использовании шаблонов. Его сначала обводят чертилкой, а затем контур проходят керном. При ручной разметке сразу проводят кернение.
Размечать заготовки вручную сложно и долго. Подготовка и сборка заготовок с использованием оптической или мерной резки предпочтительнее. Для разметки металла созданы разметно-маркировочные автоматы, они работают на основе оптики по заданной программе. Керн движется быстро, размеченный листовой прокат выезжает из автомата со скоростью до 10 метров в минуту.
Резка
Это обязательная процедура подготовки деталей, если сварка делается по чертежам. Для работы с металлом применяют различное оборудование:
Термическая резка состоит в расплавлении металла по заданному контуру. При поточном производстве используют полуавтоматы и автоматы.
При резке металла делают припуски для зачистки и разделки кромок. Раскрой ножницами – самый кропотливый и малопродуктивный. Сварщики чаще применяют термическую резку.
Зачистка
Технология зачистки металла перед сваркой подразумевает снятие:
Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты. Даже незначительные включения в ванне расплава приводят к браку. Для снятия оксидов, обезжиривания цветных металлов применяют химические вещества: всевозможные растворители, спирт, кислоту. Для работы с алюминием, цветными и высоколегированными сплавами, берут новую щетку, чтобы в ней не было микрочастичек углеродистой стали. На отливках перед сваркой удаляют литейную корку, на штампованных заготовках – слой окалины.
Подготовка кромок
Толстостенные заготовки без предварительной подготовки тщательно не проварить, жидкий металл будет растекаться по поверхности, не проникая в стык. Соединение получится хрупким, при небольшой нагрузке сломается. Немаловажный момент подготовки – скругление острых краев. Необходимо сглаживать высоту металла 2 –3 мм в зависимости от толщины детали.
Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок. Холодные технологии предпочтительнее, кромка получается ровнее. Тип и угол разделки зависит от применяемых расходников, вида сварочного оборудования. Размеры кромок указаны в соответствующих ГОСТах.
Цель подготовки кромок к сварке – обеспечить доступ к корню шва. У тонкостенных заготовок толщиной до 3 мм только выравнивают торцы. С зазором до 2 мм проваривают 4 мм детали, если они толще, швы делают с двух сторон. На кромках толстостенных деталей снимают фаску или делают скос. Для односторонней сварки стыки делают в виде буквы V или U, при двухсторонней – в форме Х или К. Величина угла сопряжения от 45 до 60°. Если сваривают детали разной толщины, срезают только толстостенную заготовку. Важно правильно выбрать угол скоса, от него зависит:
Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок.
Гибка
Существуют ограничения, связанные с хрупкостью металлов. Радиус сгиба должен превышать толщину профиля иди детали в 25 раз, иначе возможны растрескивания, надломы. С толстостенными заготовками холодным методом не справиться, применяются методы горячей деформации в условиях производства или кузни. Обработка кромок перед горячим деформированием не делается, детали доводят после гибки.
Добиться точного угла сгиба вручную сложно. Это – механизированный этап подготовки металла. Листовой прокат пропускают через гибочные вальцы, гибочные автоматы. Холодная гибка применяется после предварительной подготовки изделий под сварку: снятия кромок, разметки, рассверливания отверстий, если они есть в чертежах или нужны для сборки конструкции.
Толстые полосы последовательно пропускают через 3-валковые или 4-валковые станки. Для придания формы профилю применяют правильно-гибочные прессы.
Сборка деталей под сварку
Подготовленные заготовки нужно зафиксировать в определенном положении. Это касается плоских и объемных конструкций. Заготовки надежно скрепляют, чтобы избежать деформации при сварке.
Величина зазора зависит от линейного расширения сплава. При сборке деталей под сварку придерживаются нескольких правил:
Прихватка – небольшой шов длиной от 50 до 100 мм, производится расходными материалами, приготовленными для работы. Если используется защитная атмосфера, прихватки тоже делаются в облаке газа. Детали при подготовке желательно соединять с противоположной основному шву стороны. Если прихватки сделаны снаружи, перед сваркой их хорошо зачищают, снимают окалину и верхний оксидный слой. Удобно использовать специальное устройство для точечной сварки, в месте контакта образуется однородный слой.
При подготовке заготовок сложной геометрической формы вместо прихваток делается беглый шов, не превышающий по глубине половины основного. Он зачищается при обработке корня основного шва.
Сборка предусматривает непроизводительные расходы, потерю времени, сил. Однако от надежности положения заготовок зависит прочность металлоконструкции.
Подготовка труб под сварку
Подготовка фрагментов проводится так, чтобы исключить осевое смещение. Для подготовки нержавеющих и толстостенных труб нужны заводские условия. Марка стали влияет на глубину разделки торцов, угол снимаемой фаски
Трубы из углеродистой и низколегированной стали обрабатывают вручную холодным способом. Последовательность операций такая же, как при работе с плоскими деталями. Для резки используют несколько вариантов:
Процесс подготовки металла к сварке заключается в обработке торцов, сглаживании кромок, снятии фасок, если стенка толще 3 мм.
Для любого вида сварки металл предварительно зачищают по всей окружности. Только для специальных электродов по ржавчине допускается варить металл без зачистки.
Особенности подготовки металла под сварку
Прежде, чем приступить к свариванию металлических изделий, необходимо их подготовить. Непосредственно подготовка металла под сварку состоит из нескольких этапов. Вначале металл подвергается правке, затем осуществляется разметка и резка изделия, его зачистка и подогрев. На заключительной стадии производятся гибка и обработка кромок. Эти процедуры необходимы для того, чтобы добиться качественного соединения элементов конструкции.
Стоит помнить: ржавчина, частички металла, прочие элементы, оставшиеся на поверхности, препятствуют качественной сварке.
Поэтому важна правильная подготовка деталей к сварке, которая позволяет улучшить свариваемость. Количество процедур, которые необходимо выполнить при подготовке деталей под сварку, может различаться в зависимости от конкретной ситуации – степени загрязненности, деформации заготовок, объема работ и прочее. При этом все этапы подготовки регулируются согласно ГОСТ 5264-80.
Правка металла – особенности процесса
Металлические заготовки при транспортировке или по иной причине могут деформироваться. В этом случае возникают сложности с их стыковкой в области сваривания, что приводит к снижению качества сварного шва.
Поэтому подготовительно выполняется правка изделия. В зависимости от размеров заготовок и сложности искривленных участков применяется холодная или горячая правка. Она выполняется вручную или специальными приспособлениями. Плиты из чугуна и стали вручную исправляют молотком или кувалдой. При необходимости создать большее давление применяется ручной пресс. Он представляет собой винтовой аппарат с двумя плитами, между которыми укладывают детали с деформированными участками, и выправляют их под высоким давлением.
Если вручную исправить деформацию невозможно, используются специальные приспособления – в частности, листоплавильные станки или прессы различных типов. Данные устройства работают на электродвигателях, вырабатывающих необходимую для работы мощность, для передачи которой используются редукторы. Таким образом удается увеличить давление на искривленные участки.
Особенности разметки заготовок
Подготовка деталей под сварку включает в себя такой важный этап, как разметка заготовок. Необходимость его выполнения связана с несовпадением размеров профилей с параметрами деталей, которые будут использованы в конструкции. Поэтому профиль необходимо подрезать. А перед этим – разметить, задав необходимые размеры.
Выделяют несколько способов разметки: ручная, оптическая, мерная резка. При ручной разметке используются простые инструменты для измерений – например, линейка или штангенциркуль. Если размечается небольшая партия однотипных заготовок, применяются изготовленные из алюминия или профилируемых листов шаблоны. Ручной способ отличается трудоемкостью и низкой скоростью выполнения работы.
При оптическом способе нанесения разметки применяются разметно-маркировочные машины. Их преимущество заключается в высокой скорости – до 10 метров в минуту. Чтобы разметить заготовку, необходимо запрограммировать аппарат под установленные параметры. Для нанесения разметки в данных устройствах используется пневматический крен.
Технология мерной резки не предполагает нанесение разметки на профили – в этом случае в специальные машины закладывается программа с указанием конфигурации и размеров заготовок. В результате аппарат сразу режет изделие под заданную форму.
Резка металла
Это один из важнейших этапов, который предполагает подготовку металла под сварку, поскольку иначе не получится добиться нужного размера заготовок. Выделяют механическую и термическую резку. При механической резке используются ручные и механические инструменты.
Процесс термической резки представляет собой плавление металла по предварительно нанесенным отметкам. Этот тип работ также может быть ручным и автоматизированным. Для выполнении операции применяются кислородный резак, дуговая сварка, плазматрон. Также термическая резка осуществляется с применением станков, аппаратов, работающих в полу- или в автоматическом режиме.
Стоит отметить, что термическая резка – это универсальная технология, которая позволяет разрезать изделия в различных направлениях, как прямолинейно, так и криволинейно.
Этапы подготовки кромок
Зачистка изделия
Сварочные работы необходимо проводить на предварительно подготовленных поверхностях – очищенных от механических загрязнений, и химических пленок. Присутствие даже небольших частичек загрязнений может привести к растрескиванию конструкции, пористости, напряжению в металле. В результате сварное соединение утрачивает свои качественные 
характеристики.
Не стоит забывать об оксидной пленке, которая образуется на поверхности металлов при их контакте с воздухом. Она является жаростойкой, препятствует качественной сварке. Удалить ее можно как болгаркой, так и вручную, щеткой из металла.
На производстве детали зачищаются пескоструйными и дробеструйными аппаратами. Также производится химическая чистка – путем погружения изделий на определенное время в ванну с химическими реагентами. Этот тип очистки в основном используется при подготовке деталей из цветных металлов, а черные, стальные заготовки зачищаются вручную.
Подготовка кромок под сварку
Кромки заготовок, особенно большой толщины, предварительно необходимо зачистить и придать им нужную геометрическую форму. Выделяют плоские, V-образные и Х-образные кромки. Плоские кромки используются при соединении тонких изделий, вторые два вида – при стыковке толстых заготовок.
Важно: кромки не обрабатываются, если толщина детали не более 3 мм.
Подготовка кромок под сварку состоит из обработки ширины зазора, угла разделки, регулировки длины откоса. При подготовке кромок под сварку труб различной толщины их обработка особенно актуальна – в противном случае металл не провариться. Поэтому важно подобрать правильный скос, благодаря которому переход между деталями будет плавным. А это снимет напряжение нагрузки во время использования готового изделия.
Для подрезки кромок при подготовке труб к сварке холодным способом используются станки или ручные инструменты. Термический способ предполагает использование горелок – ручных или автоматических.
Холодная подготовка металла к сварке считается более качественной. В этом случае в разы повышается точность сборки конечного изделия. А после термической обработки фаски зачастую нужно довести до правильных размеров и формы, особенно когда осуществляется подготовка труб под сварку.
Сборка изделий под сварку
Сборка под сварку – это заключительный этап подготовки. В этом случае отдельные детали фиксируются, чтобы они после сварки остались в нужном положении. Зачастую недостаточно просто расположить их рядом или зафиксировать специальным устройством – необходимо выполнить точечную приварку двух деталей. Это обеспечивает надежность конструкции и сохраняет ее форму. Такую заготовку можно расположить так, чтобы было удобно сделать горизонтальный шов.
К сборке изделий предъявляются следующие требования:
Сборка осуществляется после того, как полностью завершена подготовка поверхности металла под сварку. К местам соединения деталей нужно обеспечить свободный доступ. Все заготовки должны быть надежно скреплены, чтобы избежать деформации при сварке.
Особенности подготовки труб к сварке
Подготовка труб к сварке требует ответственного отношения. Так, трубы, изготовленные из низколегированной и углеродистой стали обрабатываются только вручную холодным способом. Марка стали влияет на глубину снятия металла. При подготовке труб к сварке нужно обязательно проверять толщину стенок: по всей окружности торцов в месте соединения она должна быть одинаковой. А сами торцы – перпендикулярными.
После того, как изделия подготовлены, можно переходить к сварочным работам. Для этого может использоваться полуавтоматический инвертор. И подготовка к работе сварочного полуавтомата – не менее важный аспект работы. Необходимо выставить силу тока, скорость подачи сварочной проволоки, расход защитного газа.
Таким образом, подготовка металла под сварку – один из важнейших этапов работы. Времени она занимает много, однако при соблюдении всех правил гарантирует высокое качество конечного результата.
Подробнее с подготовкой металла можно ознакомиться на видео:
Подготовка металлических деталей к сварке состоит из нескольких этапов. Особенности каждого этапа
При проведении сварочных работ нередкой проблемой является то, что металлические заготовки бывают неровные, имеют искривления или волнистости. В таких случаях металл необходимо править – проводить работы, в результате которых достигается подходящая геометрическая форма заготовки.
Правка металлического полотна
Существует два способа выполнения правки: ручной – с использованием кувалды или молотка на наковальне и машинный – с использованием специальных машинных приспособлений.
Ручная правка предполагает использование молотка с круглым бойком. Тонкие листовые заготовки и детали из цветных металлов необходимо выравнивать, используя молотки, имеющие вставки из мягких металлов. Существуют металлические и деревянные гладилки, которые используются при правке тонкого листового металла.
Машинную обработку обычно проводят с помощью правильных валиков и прессов. При использовании правильных валиков заготовка проходит между цилиндрическими валиками, которые вращаются в различном направлении, таким образом происходит выравнивание детали. При использовании пресса заготовка располагается на две опоры, после чего на выпуклую часть детали давят ползуном пресса. В результате такого воздействия неровная заготовка выправляется.
Зачистка металла для сварки
Очистка поверхностей свариваемых деталей проводится с целью удаления загрязнения, окалины, ржавчины, шлака и заусенец во избежание возможных дефектов.
Проводить очищение можно вручную и при помощи механического воздействия. Зачистка проводится: с помощью газовых горелок, проволочными щётками, растворами щелочей и кислот, абразивным способом.
При необходимости сделать поверхность металла шероховатой применяется гидроабразивная обработка.
На крупных технических предприятиях очистка производится проточной последовательной обработкой. Вначале металл обрабатывают раствором соляной кислоты, затем промывают проточной водой и нейтрализуют раствором кальцинированной соды.
Способы разметки заготовок
Для получения деталей с нужными параметрами необходимо правильно обрезать профиль, а перед этим его необходимо разметить.
Существует три способа разметки: ручная, оптическая, мерная резка.
Для ручной разметки используются самые простые инструменты, такие, как линейка и штангенциркуль. При производстве небольших однотипных партий могут использоваться заготовленные шаблоны. Существенными минусами данного способа являются: низкая скорость и высокая трудоёмкость.
В оптическом способе разметка наносится специальными разметно-маркировочными машинами. В этих машинах встроен пневматический крен, который наносит разметку, согласно заданным параметрам. Данный метод отличается высокой скоростью работы.
Мерная резка отличается от других способов тем, что не предусматривает разметку профиля. Согласно заданной программе, в которой указаны нужные параметры детали, аппарат сразу режет заготовку.
Резка металла
Для придания заготовке нужного размера используют механическую и термическую резку.
Механическая резка осуществляется при помощи ручных или механических инструментов. Часто используются ленточная пила, болгарка, стационарная циркулярная пила.
Термическая резка представляет собой процесс плавления металла, согласно нанесённым отметкам. Для проведения таких работ используются плазматрон, кислородный резак, или применяется дуговая сварка. Данный тип резки является универсальным, так как позволяет резать заготовки не только прямыми линиями, но и криволинейно.
Предварительная обработка кромок
Подготовка кромок необходима для достижения высокой прочности сварочного шва. Обработка кромок включает в себя подбор угла разделки, установление ширины зазора и длины откоса.
Если зазор подобран правильно, то провар металла будет полноценный, а само соединение прочным.
Если две детали имеют разную толщину, то плавный переход между ними может обеспечить наличие скоса.
Если толщина металлического листа менее 3 мм, то нет необходимости обрабатывать кромки.
Подготовку кромок можно проводить двумя способами: холодным и термическим. При термической обработке используются ручные или автоматические горелки. Холодный способ считается более качественным. При данном способе используются станки и ручные инструменты.
Особенности сборки изделий под сварку
Завершающим этапом подготовки является правильная сборка деталей. Необходимо зафиксировать детали должным образом, чтобы после проведения работы они остались в нужном положении.
Часто используют точечную приварку деталей, так как простой фиксации бывает недостаточно. Такая приварка гарантирует сохранность формы конструкции и её надёжность. Также это позволяет удобно расположить заготовку для проведения горизонтального шва.
Правила сборки изделий под сварку:
Подготовка труб к сварке
Необходимо особенное внимание при подготовке труб к сварке. Например, трубы из углеродистой и низколегированной сталей подлежат ручной обработке и только холодным способом.
В обязательном порядке проводится проверка толщины стенок, во всех местах соединения она должна быть одинаковой. Величина разносторонности не может превышать 10% от толщины стенок. При этом торцы должны быть перпендикулярными.
При проведении сварочных работ возможно использование инвертора. Если используется сварочный полуавтомат, то необходимо правильно установить силу тока, уровень расхода защитного газа, выбрать скорость подачи сварочной проволоки.